Для  студентов архитектурных специальностей

Металлические конструкции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

К однопоясным висячим покрытиям относятся: системы, состоящие из несущих гибких стержней или тросов, стабилизация которых достигается массой уложенного по ним настила, предварительно обжатого с торцов и омоноличенного в стыках ( 216, а); системы, состоящие из жестких нитей или ферм (см.  221); системы из гибких нитей, напрягаемые поперечными балками или фермами (см.  223).

Наибольшее применение в практике строительства получили однопоясные покрытия с железобетонными или керамзитобетонными плитами. Преимуществом таких покрытий являются большая жесткость и огнестойкость конструкции, меньшие эксплуатационные расходы по сравнению с другими оболочками, а недостатком — большая собственная масса покрытия, требующая повышенного расхода стали на тросы и материала на поддерживающие конструкции.

Предварительное напряжение однопоясного покрытия с применением железобетонных плит ( 217) можно осуществлять в следующей последовательности: на ванты с помощью специальных крюков навешивают плиты; на плиты укладывают балласт, в результате швы между плитами расширяются; швы заполняют цементным раствором; после достижения заполнителем проектной прочности снимают балласт; под действием упругих сил стрела провеса нитей уменьшается, а плиты настила обжимают. Для сохранения напряженного состояния оболочки нагрузку от балласта принимают больше, чем временную нагрузку на покрытие. Применяют и другие способы предварительного напряжения.

Однопоясные покрытия с железобетонными плитами i можно решать на прямоугольных, круглых, эллиптических и других планах. Однопоясные   прямоугольные покрытия имеют цилиндрическую форму с небольшой выпуклой кривизной в направлении, перпендикулярном тросам. Эта кривизна обеспечивает скат кровли, необходимый для отвода воды с покрытия. Расстояние между стержнями в таких покрытиях не превышает 6 м. С целью снижения массы покрытия его целесообразно принимать 1,5—3 м. В качестве опорной конструкции выгодно использовать рамный каркас, у которого в плоскости покрытия имеется распределительная ферма или балка-плита, предназначенная для крепления вантовых стержней и восприятия распора.

При перекрытии многопролетных прямоугольных планов в качестве опорных конструкций можно использовать балки с колоннами или рамы ( 218). Второй случай предпочтительнее, так как освобождает здание от внутренних колонн и значительно сокращает объемы земляных работ.

Однопоясные покрытия с железобетонными плитами целесообразно проектировать над круглыми в плане зданиями ( 219).

Различают две принципиальные формы таких покрытий — вогнутую ( 219, а) и шатровую ( 219, б). В вогнутой системе наряду с опорным наружным коль-: цом, работающим на сжатие, предусмотрено внутреннее1 металлическое кольцо, работающее на растяжение. Тросы в такой системе устанавливают меридионально и по внутреннему кольцу крепят на расстоянии    35—50 см, что определяет диаметр внутреннего кольца 6—12 м  По наружному кольцу крепление стержней не должно пре- < вышать 6 м из условия укладки железобетонных плит. Отличительная особенность   шатровых покрытий    в том, что значительная нагрузка от покрытия передается через внутреннее кольцо, работающее на внецентренное растяжение,   и   через   среднюю    железобетонную    опору.   Стрела   провисания   вант   в  радиальных   покрытиях   может   назначаться   '/ю—V20  перекрываемого   пролета.

Общим недостатком однопоясных круглых в плане висячих систем является большое количество типоразмеров трапециевидных железобетонных плит, укладываемых на ванты, даже при большой повторяемости треугольных секторов. Попытка к сокращению типоразмеров плит привела к созданию вогнутой системы с ортогональной сетью ( 219, в) без внутреннего кольца. Однако за счет большей ширины швов между плитами в такой конструкции увеличивается объем мокрых процессов при возведении. Недостаток вогнутых систем — трудность отвода воды с покрытия.

Однопоясные системы с радиальными вантами можно применять и для покрытий на прямоугольных планах. В этих целях опорное кольцо с висячей оболочкой подвешивают с помощью дополнительных вант к угловым опорам прямоугольного опорного контура ( 220). Распор от дополнительных вант в этом случае раскладывают по плоскостям ограждения.

Преимущества покрытий из жестких нитей: простота их конструктивной формы, индустриальность изготовления, использование обычных недефицитных сталей. Недостатки: большая металлоемкость, отсутствие простран-ственности работы покрытия. В связи с этим однопоясные висячие покрытия с изгибно-жесткими нитями целесообразно проектировать при сравнительно небольших пролетах в покрытиях, имеющих малую постоянную и большую временную нагрузки.

Примерами применения висячих покрытий с изгибно-жесткими нитями могут быть два олимпийских объекта в Москве: плавательный бассейн эллиптической формы размером 126X104, м, перекрытый изогнутыми но квадратной параболе фермами, и спортивный зал в виде неправильного шестиугольника размером 78X66 м, перекрытый прямолинейными фермами, пересекающимися в ключе под тупым входящим углом (см.  221). По своим технико-экономическим и конструктивным показателям оба покрытия значительно уступают мембранным.

Достоинством канатно-балочных систем ( 223) является их повышенная жесткость на изгиб, которая возрастает в случае применения в качестве поперечной конструкции ферм, заделанных в опорный контур. Конструкция покрытия приобретает пространственную жесткость, хорошо работает при местном загружении и позволяет применять легкую кровлю. Однако стрела провеса в таких конструкциях не может быть менее Vis пролета. Приближенный способ расчета однопоясных висячих покрытий с гибкими нитями сводится к определению сечения гибкой нити и оттяжек, а в круглых сооружениях еще и сечений опорного наружного и среднего внутреннего колец. Подбор сечения несущих элементов осуществляют на стадии монтажа, так как суммарная нагрузка на покрытие с учетом напрягающего балласта - будет больше расчетной "нагрузки. В качестве расчетной схемы сооружения в предельном состоянии принимают плоскую гибкую нить с опорами на одном или на разных уровнях.

Вантово-балочные системы ( 223), в которых балки имеют шарниры на каждом пересечении с вантой, рассчитывают как однопоясные гибкие нити, загруженные сосредоточенными силами.

Если балки неразрезные, то в зависимости от их жесткости они могут выполнять роль элементов, перераспределяющих усилия в системе или стабилизирующих систему, особенно от неравномерной нагрузки. Эффект перераспределения увеличивается в случае создания предварительного напряжения системы путем предварительного изгиба балок выпуклостью вверх. При неразрезных балках расчет. производят подобно системе перекрестных балок (см. п. 12.3) с учетом жесткости балок и нитей.

В приближенных расчетах допускается рассчитывать ванту как одно-поясную систему, а балку как неразрезную многопролетную конструкцию, для которой промежуточными опорами являются ванты.